Terminale S Thème Mvt et interactions Chap.13 Programme 2020
TP N°13-1 : Chute libre ou non ?
Contexte : Déterminer expérimentalement, si une balle de ping pong et une boule de pétanque, en mouvement dans le champ de pesanteur, sont en chute libre ?
I/ Chute verticale d’une balle de ping pong
On ouvre dans latis pro la vidéo « video chutvert1S ».
1. Observation ( C : Analyser) :
a) Observer la chute verticale de la balle. Quelles sont les forces que subit la balle ? A quelle condition un mouvement est- il une chute libre ?
b) Pensez-vous que ce mouvement puisse être une chute libre ? c) Proposer un protocole ( quelques lignes) permettant de le vérifier.
2. Exploitation de la capture vidéo( C : Valider)
Pour que l’ordinateur interprète le plus justement la trajectoire enregistrée, vous devez choisir un REPERE ( sélection des axes) et une ECHELLE ( sélection de l’étalon)
Utilisez LatisPro pour pointer le relevé de la chute de la balle en commençant sur l’image précédent le lâcher et en s’arrêtant avant que la balle ne touche le sol.
a) Afficher la liste des courbes. A quoi correspond chacune d’elle ? b) Pourquoi la courbe Mouvement X peut-elle être supprimée ?
c) Afficher la courbe correspondant au mouvement vertical de la balle en fonction du temps. De quel type de courbe s’agit-il ?
d) A l’aide de LatisPro déterminer l’équation de la courbe.
e) En déduire l’accélération de la balle. La valeur est-elle cohérente ? Si non proposer des hypothèses l’expliquant.
f) Est-ce une chute libre ?
II/ Lancer d’une boule de pétanque
On utilisera le logiciel Latispro et la vidéo d’un lancer nommé « Pétanque 1 » qui se trouve dans le dossier Terminale S (la règle en bois visible dans l’image mesure 2 m).
1. Vidéo ( C : Analyser) : a) Regardez la vidéo.
b) Faites une hypothèse en quelques lignes sur le mouvement du chute libre ( ou non ) de la boule.
2. Exploitation du relevé ( C : Réalisez) :
a) Rappeler les conditions concernant les composantes du vecteur vitesse (Vx et Vy) pour une chute libre.
b) Pour cela on va faire un pointage de la vidéo. On choisira l’origine du repère devant la chaussure du lanceur.
On commence le pointage lorsque la boule a quitté la main.
c) En utilisant le mode d’emploi de Latispro afficher Vx puis la modéliser. Est-ce cohérent avec une chute libre ?
d) Faire de même avec Vy.
e) Conclure sur le mouvement de cette boule, est-ce une chute libre ?
f) Si on observe le mouvement selon les deux axes du repère, que peut-on dire selon (O, x) et selon (O, y) ? g) Pour une chute libre quelles sont les coordonnées ax et ay du vecteur accélération ?
h) A l’aide de LatisPro afficher les. Est-ce cohérent ? Conclure.
i) Quelle est le type de courbe correspondant à la trajectoire ? Le vérifier en l’affichant dans LatisPro.
j) Conclusions ( décrivez le mouvement , la vitesse et l’accélération sur chacun des axes)
3. Etude théorique ( C :Réaliser) :
a) Quels types d’énergies possède la boule de pétanque ? Donnez leurs expressions détaillées.
b) Donnez leurs valeurs lorsqu’elle est : * quitte la main du lanceur * au sommet de la trajectoire
c) Formuler des hypothèses sur l’évolution de l’énergie potentielle de pesanteur, l’énergie cinétique et l’énergie mécanique au cours du mouvement.
Terminale S Thème Mvt et interactions Chap.13 Programme 2020
d) Créer toutes les variables ( avec le tableur) permettant de créer ensuite les courbes correspondant aux énergies Epp, Ec et Em (ne pas oublier de renommer les courbes et choisir les bonnes unités).
On rappelle que Ec= ½ * m* 𝑉2 Ep = m*g*h Em = Ec + Ep
La masse de la boule de pétanque est de 450 g
e) Tracer simultanément Epp, Ec et Em en fonction du temps. Commenter.
4. Exploitations ( C : Valider) :
a) Que vaut Ec aux points le plus haut de la trajectoire ? Que vaut Epp au point le plus bas ? b) Que valent Ecmax et Eppmax ? En quelles positions cela arrive-t-il ?
c) En quelle position a-t-on Vmax ? Quelle est sa valeur ? d) Comment évolue l’énergie mécanique au cours du temps ?
e) Justifier l’affirmation suivante : « Les deux formes d’énergie se transforment l’une dans l’autre au cours des oscillations ».
